Исследование вариаций в перемещениях северного полюса для повышения точности прогнозов изменений его координат

В. М. Тиссен, А. С. Толстиков, Г. В. Шувалов

Труды ИПА РАН, вып. 70, 3–12 (2024)

DOI: 10.32876/ApplAstron.70.3-12

Ключевые слова: вращение Земли, гармоническая модель, перемещения полюса, анализ, методы прогнозирования, квазипериодические вариации, чандлеровский период, тренды

Аннотация

В настоящей статье представлены исследования, касающиеся особенностей перемещения географического северного полюса. Были выявлены главные составляющие этого перемещения, которые условно разделены на три группы. В первую группу включены долгопериодические гармонические компоненты, аппроксимирующие трендовые вариации движения северного полюса. Вторая группа представлена некоторым ограниченным числом незначительных по мощности гармоник с периодами от двух до десяти лет, суперпозицию которых предложено использовать для моделирования квазипериодических вариаций. Третья группа включает наиболее значимые по мощности компоненты, с помощью которых получены модели главных вариаций: свободного чандлеровского и годового периодов. Кроме этого, в графическом виде показана остаточная высокочастотная составляющая движения полюса, имеющая характер белого шума. Особое внимание уделено регулярным вариациям, которые представлены чандлеровским периодом с нестабильными параметрами и годовой волной, природа которой имеет вынужденный характер, и поэтому годовой период носит более стабильный характер в сравнении с другими вариациями. Для аппроксимации перечисленных вариаций предложены гармонические модели, состоящие из групп гармоник подобранных по рассмотренным в статье признакам и критериям. При этом оценка параметров гармонических компонент данных вариаций производилась на различных по продолжительности временных интервалах. Приведен необходимый графический материал, поясняющий характер перечисленных вариаций и суть разработанного авторами метода прогнозирования координат полюса за последние 23 года. Характер вариаций показан в графическом виде на интервале последних 23 лет. К числу интересных результатов выполненных по теме статьи исследований следует отнести полученную модель изменения амплитуды чандлеровского периода за анализируемый период. Так, например, за период с 2006 по 2017 гг. наблюдается постепенное уменьшение амплитуды чандлеровского периода вплоть до нулевого значения, а с 2020 г. по настоящее время происходит аналогичное ее увеличение. Оценка параметров моделей перечисленных вариаций выполнена методами сингулярного спектрального анализа и наименьших квадратов на интервале известных значений координат полюса от 15 до 50 лет в зависимости от типа исследуемой вариации. Практическая реализация предлагаемого метода выразилась в создании программ прогнозирования координат полюса на любые задаваемые сроки. Точность вычисляемых прогнозов с помощью данных программ по оценкам независимых экспертов превышает точность аналогичных прогнозов, выставляемых на сайте Международной службы вращения Земли.

Цитирование